智能控制在機器人中的應用研究

董娜娜

（長春工業大學人文信息學院，吉林 長春 132000）

智能控制是實現現代工業生產自動化的基礎，隨著信息化社會建設程度的逐步深入，其影響也更加深入廣泛，是現代制造領域不可或缺的重要基礎。尤其是工業機器人的應用，沒有智能控制發揮關鍵的控制作用，將無法實現復雜化的操作流程，也很難得到更大程度的使用。作為世界最重要的制造業大國，我國機器人使用非常廣泛，而智能控制技術也得到高質量和高速度的發展。隨著智能控制需求市場的逐步擴大和深入，其技術研發也得到更多投入。

1 智能控制的發展

智能控制是對自動控制的進一步發展，是將先進的智能化技術用于自動控制領域的突破，是目前自動控制領域內最核心的技術。智能控制技術整合了包括人工智能、信息通信、神經物理、系統控制、計算機等相關學科技術。因為智能控制的諸多優勢被不斷開發和創新，其應用領域也得到普遍的認可。就現階段來說，對于智能控制的相關理解和認識還需要進一步探索，甚至其準確的定義都沒有達成必要的統一，而只是一種描述性的界定。比如IEEE控制系統協會就將智能控制技術闡述成一種高度集成化的信息系統，其可以實現對人類學習和自適應等功能的有效模擬，并可以具體完成預先設定的一系列工作內容。因此，智能控制系統具備一定的學習和存儲能力，可以不同程度適應環境的一些變化情況，針對多種信息和數據，進行有效有度的處理，并可以實現信息不確定性處理的信度和有效率。此外，智能控制系統可以對信息處理方式進行優化選擇，并完成各種預定的工作內容，完成作業目標要求?；谥悄芸刂频膬瀯莺吞攸c，其在機器人領域有非常深入的運用，是整個機器人應用領域的核心技術，是機器人完成預期功能的最重要技術基礎。

2 智能控制在機器人中的應用研究

智能控制是機器人技術的靈魂，沒有智能控制技術就沒有機器人的高速發展和充分運用。為進一步推動機器人技術的應用，就必須強化智能控制技術的研究，針對一些智能控制理論和技術進行創新發展，取得更適應現代應用領域的技術基礎。

2.1 傳統智能控制技術的缺陷

對于傳統的智能控制理論和技術而言，其是目前用于機器人領域的智能控制技術的基礎，而且相對來說，其工業領域中存在的一些顯著技術缺陷限制了其進一步的應用。

（1）系統運營方式的缺陷。傳統控制技術采用線性控制系統，所有操作更加單一程序化，而對生產中處理更加復雜、變量更多的情況將非常困難，也無法通過計算機算法建立數學模型來針對一些實際問題進行解決。

（2）系統適應能力差。傳統控制技術的開發大多是基于理想情況和條件所獲得的，如果實際的生產環境發生一些變化，系統就會變得無所適從。

（3）系統不具備學習能力。傳統的智能控制技術的硬件和軟件都屬于比較低配的標準，在性能上存在很大的缺陷，如果系統建設完成就要按照預設的流程完成工作，而不會通過升級軟件提升系統的使用范圍。

2.2 智能控制在機器人領域中的應用

對于智能控制而言，其核心就是更加智能化的計算機和信息技術的應用。通過計算機應用軟件的算法控制，實現了機器人更加復雜化和多元化的操作，并針對各種環境變化和任務需求，做出主動調整，顯示出更多智能化的特征。

（1）智能控制對于機器人視覺伺服控制的作用。從目前的運用情況看，智能控制已充分應用于機器人的各種控制過程，比如可以將智能控制與機器人的整個視覺伺服系統進行有效結合，這是機器人智能控制研究的重要課題。在具體的應用中，可以將將智能控制優勢、傅里葉算子以及幾何矩陣等算法當作機器人視覺神經網絡的信息輸入來源，保證六自由度的機器人可以實現全面準確的定位。機器人依靠智能控制技術，可以實現全局性的圖像分析，能夠更好適應各種生產目標和環境需求，并有效提升工作中的定位準度和精度。同時，也可以采用BP網絡與Kohonen網絡來完成機器人的整個視覺系統控制。BP網絡利用機器人手臂上裝設的兩個攝像機對視覺信號進行采集，促進機器人對局部動作的有效控制。而Kohonen網絡利用攝像機對環境變化進行實時有效的記錄，并可以將獲得的信息進一步轉換成視覺信息完成全局控制目的。從機器人的動力學發展來看，需要用到自動實施的控制算法。此算法可以有效降低應用誤差，防止機器人工作過程中發生操作震顫等問題。對視覺伺服系統整合進行FCMAC算法，此智能控制算法的特點是可以對動態化內容穩定跟蹤，并對靜態內容準確進行定位。

（2）機器人運動設計的控制。對于機器人的設計來說，其運動系統的設計可以分兩級，上級的運動設計系統用于對機器人的整個運動途徑實施集中的設計和規劃，而下級系統則主要對機器人所形成的運動路徑完成分布管理控制。這里說的集中設計規劃，就是為生產流程設計所用到的機器人進行相應的路徑制定設計，并規劃機器人關鍵部位的運動起點及其終點的位置和目標。集中設計整個控制要明確一個設計前提，需要假設機器人的實際運動路線內無障礙，并且此時對機器人的運動設計控制還要具備一套系統的運行規則，其運動要制定更加優先化的設計，不同功能的機器人運動中會有優先的通過選擇權，這可有效協調并設計機器人的速度，防止發生彼此的干擾問題。

3 結語

對于現代工業自動化生產來說，機器人是最重要的工具和技術基礎，而要想這些機器人能夠發揮更加復雜和重要的作用，就必須提升機器人控制技術的智能化程度。這種提升表現為兩個方面：一是智能控制理論的發展，二是實現技術的拓展。智能控制的相關理論和技術是目前機器人技術的核心內容，其發展程度也標志著機器人技術的最高應用水平。可以預見，隨著智能控制技術的持續優化和不斷發展，其在機器人中的應用將更加深入。